Информация. Источники. Получатели

1.

Информация. Источники. Получатели.
Термин информация происходит от латинского слова informatio – разъяснение,
изложение. Первоначальное – «сведения, передаваемые людьми устным, письменным
или иным способом».
В середине ХХ века термин «информация» - обмен сведениями между людьми, между
человеком и автоматом, между автоматами, а также обмен сигналами в животном и
растительном мире.
Информация есть отражение реального мира - сведения, которые один реальный
объект содержит о другом реальном объекте. Т.о., понятие информации связывается с
определенным объектом, свойства которого она отражает.
Информация – это сведения, которые можно собирать, хранить, передавать,
обрабатывать, использовать.
В технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или
сигналов (в этом случае есть источник сообщений, получатель (приемник) сообщений,
канал связи).
В кибернетике под информацией понимают ту часть знаний, которая используется для
ориентирования, активного действия, управления, т.е. в целях сохранения,
совершенствования, развития системы;

2.

Мир состоит из физических тел и физических полей. Физические объекты находятся в
состоянии непрерывного движения и изменения, которые сопровождаются обменом
энергией и переходом ее из одной формы в другую.
Изменение некоторой физической величины во времени, обеспечивающее передачу
сообщений, называется сигналом.
Чтобы происходил обмен информацией, ее преобразование и передача, должны
существовать носитель информации, передатчик, канал связи, приемник и получатель
информации.
Канал связи представляет собой среду, в которой происходит передача информации.
Канал связи объединяет источник и получателя информации в единую
информационную систему.
Рис.1. Информационная система.
Подобные информационные системы существуют как в технических системах, так и в
человеческом обществе и живой природе. Информационные системы можно разделить
на естественные (все естественно возникшие системы, например, биологические
организмы) и искусственные (созданные человеком).

3.

Зарегистрированные сигналы называются данными. Для их регистрации с целью
хранения и передачи необходим некоторый язык. Этот язык должен быть понятен как
отправителю информации, так и ее получателю. Данные могут нести в себе
информацию о событиях, происходящих в материальном мире. Однако данные не
тождественны информации.
Для получения информации нужен метод обработки данных. Информация – это
продукт взаимодействия данных и адекватных им методов их обработки.
Информация существует только в момент взаимодействия данных и методов.
В остальное время она содержится в виде данных:
1. Не существует информации самой по себе как некоторой самостоятельной сущности
без ее носителя в виде некоторых материальных процессов,
2. Не существует информации безотносительно к субъекту, способному извлекать ее из
полученного сообщения.
Из одних и тех же данных разные получатели могут извлечь разную информацию в
зависимости от адекватности методов их обработки.

4.

Не любое сообщение несет информацию. Для того чтобы сообщение несло некоторую
информацию, и было полезно получателю, оно должно быть:
1. записано на некотором языке;
2. этот язык должен быть понятен получателю;
3. получатель должен обладать методом извлечения информации из сообщения;
4. сообщение должно снижать степень неопределенности относительно объекта,
который интересует получателя;
5. сообщение должно помогать ему решить поставленную задачу;
6. получатель должен обладать реальной практической возможностью использовать
полученную информацию.
На свойства информации влияют как свойства данных, так и свойства методов её
обработки.

5.

Объективность информации. Понятие относительное. Более объективной является та, в
которую методы обработки вносят меньше субъективности. Например, в результате наблюдения
фотоснимка природного объекта образуется более объективная информация, чем при
наблюдении рисунка того же объекта. В ходе информационного процесса объективность
информации всегда понижается.
Полнота информации. Характеризует достаточность данных для принятия решения. Чем
полнее данные, тем шире диапазон используемых методов их обработки и тем проще подобрать
метод, вносящий минимум погрешности в информационный процесс.
Адекватность информации. Это степень соответствия реальному состоянию дел.
Неадекватная информация может образовываться при создании новой информации на основе
неполных или недостоверных данных. Однако полные и достоверные данные могут приводить к
созданию неадекватной информации в случае применения к ним неадекватных методов.
Доступность информации. Это мера возможности получить информацию. Отсутствие доступа
к данным или отсутствие адекватных методов их обработки приводят к тому, что информация
оказывается недоступной.
Актуальность информации. Это степень соответствия информации текущему моменту
времени. Поскольку информационные процессы растянуты во времени, то достоверная и
адекватная, но устаревшая информация может приводить к ошибочным решениям.
Необходимость поиска или разработки адекватного метода обработки данных может приводить к
такой задержке в получении информации, что она становится ненужной.

6.

Передача информации — процесс перемещения сообщений в пространстве в виде сигналов от
одного объекта к другому.
Основные элементы процесса передачи информации, без которых он невозможен:
Источник информации. В качестве источника могут выступать любые объекты, которые способны
отправлять информацию — как живые существа, так и технические устройства.
Кодирующее устройство. В зависимости, каким образом передается информация, она должна быть
представлена в определенном виде: электромагнитных, звуковых или световых волнах.
Канал связи. Среда, по которой протекает закодированная информация. Каналы делятся по
способу распространения информации - проводные, световые, акустические, радиоканалы.
Декодирующее устройство преобразует информацию из закодированного вида, предназначенного
для ее передачи, в ее исходный вид.
Получатель информации. Объект, которому отправленная информация предназначалась.
Скорость передачи информации определяется каналом связи. Например, радиоканал позволяет
передавать до 400 Кбит/с, а оптоволоконный кабель поддерживает скорость до 10 Гбит/с.
Время передачи информации будет тем меньше, чем больше скорость передачи информации, но
тем больше, чем больше будет самой передаваемой информации.
t = I/v,
где t — время передачи информации,
I — объем передаваемой информации,
v — скорость передачи информации.

7.

Уменьшить время передачи информации можно с помощью архивации. Специальная программаархиватор перед отправкой заархивирует (сожмет) информацию, ее размер станет меньше и
времени на передачу информации понадобится меньше. Но сам архиватор займет определенное
время на сжатие информации, а после ее передачи также уйдет время на ее распаковку.
Насколько архивация целесообразна, зависит от ситуации.
Сигнал - способ передачи информации. Это физический процесс, имеющий информационное
значение. Он может быть непрерывным или дискретным:
• Сигнал называется дискретным, если он может принимать лишь конечное число значений в
конечном числе моментов времени.
• Аналоговый сигнал - сигнал, непрерывно изменяющийся по амплитуде и во времени.
Сигналы, несущие текстовую и символическую информацию дискретны. Аналоговые сигналы
используют в телефонной связи, радиовещании, телевидении.
Представление информации с помощью какого-либо языка называют кодированием. Код – набор
символов для представления информации. Кодирование – процесс представления информации в
виде кода. Немецкий ученый Г.В. Лейбниц предложил в XVII веке уникальную и простую систему
счисления. «Вычисление с помощью двоек…, сведение чисел к простейшим началам (0 и 1)».
Сегодня такой способ представления информации с помощью языка, содержащего два символа 0
и 1, широко используется в устройствах. Эти два символа 0 и 1 принято называть битами.
Бит – наименьшая единица измерения информации и обозначается двоичным числом.
Более крупной единицей изменения объема информации принято считать 1 байт, который состоит
из 8 бит. 1 байт = 8 битов.

8.

Передача информации возможна с помощью любого языка кодирования информации,
понятного как источнику, так и получателю.
ПРИМЕР
При телефонном разговоре:
• источник сообщения - человек говорящий,
• кодирующее устройство - микрофон - преобразует звуки слов (акустические волны) в
электрические импульсы,
• канал связи - телефонная сеть (провод),
• декодирующее устройство - та часть трубки, которую мы подносим к уху, здесь
электрические сигналы снова преобразуются в слышимые нами звуки,
• приемник информации - человек слушающий.
В процессе передачи информация может теряться и искажаться: искажение звука в
телефоне, атмосферные помехи в радио, искажение или затемнение изображения в
телевидении, ошибки при передаче по телеграфу. Эти помехи, или шумы, искажают
информацию.
Наука, разрабатывающая способы защиты информации - криптология, широко
применяется в теории связи.

9.

Передача информации может идти по схемам: «один к одному», «от многих к одному», «один к
многим» (см. рис.).
Обмен информацией — это процесс передачи информации между двумя или несколькими
объектами, при котором каждый объект информацию и получает, и выдает.
Передача информации - это реальный физический процесс, протекающий в среде, разделяющей
источник и получатель. Передаваемая информация обладает определенным строением, которое
чаще всего выглядит как последовательность сигналов, каждый из которых переносит элементарную порцию информации. В теории связи эта последовательность называется сообщением.
В процессе передачи сигналов важная роль принадлежит каналам связи и их свойствам.
Физическая природа каналов передачи информации может быть самая разнообразная: воздух и
вода, проводящие акустические волны (звуковые сигналы) и радиоволны (радиосигналы),
токопроводящие среды (система металлических проводов), оптоволокнистые среды и т.д.

10.

Каналы передачи сообщений характеризуются пропускной способностью и
помехозащищенностью.
Каналы передачи данных делятся на:
• симплексные (с передачей информации только в одну сторону (телевидение);
• дуплексные, по которым возможно передавать информацию в оба направления
(телефон, телеграф).
По каналу могут одновременно передаваться несколько сообщений. Каждое из этих
сообщений выделяется (отделяется от других) с помощью специальных фильтров.
Например, фильтрация по частоте передаваемых сообщений в радиоканалах.
Пропускная способность канала определяется максимальным количеством символов,
передаваемых по нему в отсутствие помех. Зависит от физических свойств канала.
Для повышения помехозащищенности канала используются специальные методы
передачи сообщений, уменьшающие влияние шумов. Например, вводят лишние
(избыточные) символы. Эти символы не несут действительного содержания, но
используются для контроля правильности сообщения при получении.
Кодирующее устройство - устройство, предназначенное для преобразования исходного
сообщения источника информации к виду, удобному для передачи.
Декодирующее устройство - устройство для преобразования кодированного сообщения
в исходное.

11.

Ученый Клод Шеннон создал теорию передачи и кодирования информации в каналах связи и
заложил основы теории информации. Он доказал точную связь между способом кодирования
передаваемых сообщений, скоростью их передачи по каналам связи и вероятностью искажения
передаваемой информации, а именно: при любых помехах и шумах можно обеспечить передачу
информации без потерь.
Первая теорема Шеннона - для передачи любого сообщения с помощью канала без помех,
существует код минимальной длины, такой, что сообщение кодируется с минимальной
избыточностью.
Вторая теорема Шеннона о кодировании при наличии шумов - всегда существует способ
кодирования, при котором сообщения будут передаваться с какой угодно высокой достоверностью
(со сколь угодно малой вероятностью ошибок), если только скорость передачи не превышает
пропускной способности канала связи.